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Por qué la gravedad no funciona en los pájaros
Para que un avión despegue, hay que generar suficiente empuje para que el avión se mueva hacia delante y suficiente sustentación para que se despegue del suelo. Es fácil visualizar cómo se genera el empuje con un motor o una hélice; después de todo, la mayoría de la gente está familiarizada con cómo se mueven los vehículos en tierra. La parte más difícil es conceptualizar cómo un avión que pesa decenas de miles de libras puede parecer que desafía la gravedad.
Sin embargo, los aviones no desafían la gravedad. En cambio, la inclinación y el área de las alas de un avión manipulan las partículas de aire que lo rodean, creando una elevación lo suficientemente fuerte como para que la fuerza de la gravedad sea superada por la fuerza del aire bajo las alas. En pocas palabras, las alas de los aviones están diseñadas para crear una fuerza de sustentación mayor que el peso del avión.
El ángulo de ataque se refiere al ligero ángulo de un ala de avión en relación con el aire que se aproxima, lo que permite al ala “atrapar” el aire mientras se mueve hacia adelante. Las moléculas de aire se dividen en dos direcciones al bombardear la parte delantera del ala, y muchas de ellas son empujadas por debajo del ala. Esto obliga al aire a descender del avión, creando una “onda descendente”, y -¡de nuevo según la tercera ley de Newton! – el avión es empujado hacia arriba por una fuerza igual.
Por qué el avión no se cae por la gravedad
Explicación: La gravedad en la tierra tira de los objetos hacia abajo, hacia el suelo. La lluvia es un buen ejemplo: las nubes no “lanzan” la lluvia hacia el suelo, sino que cuando hay tanta agua que resulta pesada para la nube, el agua cae entonces al suelo por efecto de la gravedad. Hay que saber que la gravedad actúa sobre el agua: los objetos, como las rocas, que no pueden flotar son arrastrados inmediatamente hacia el fondo. Y la gravedad también actúa sobre los pájaros (y los aviones, y otras cosas que vuelan), sólo que los pájaros tienen la capacidad de trabajar contra la atracción de la gravedad batiendo sus alas. Pero si dejan de usar sus alas, la gravedad los arrastrará al suelo.
Explicación: La gravedad es una fuerza que tira de los objetos hacia abajo, así que cuando saltas en el aire siempre vuelves a bajar. La gravedad no significa que nada pueda subir: los árboles pueden crecer hacia el cielo, la arena puede volar en el aire… pero la gravedad impide que floten.
Explicación: El hecho de que sea difícil correr o caminar cuesta arriba, pero mucho más fácil correr cuesta abajo, muestra cómo la gravedad tira de las cosas hacia abajo. Si vas cuesta abajo, la gravedad trabaja contigo para ayudarte a llegar, pero si vas cuesta arriba tienes que trabajar contra la gravedad. Obsérvese que la altura de los árboles no está realmente limitada por la gravedad, sino por el tipo de árbol, los nutrientes que recibe y esas cosas. El hecho de que los grandes aviones puedan volar tampoco es una buena prueba de la gravedad; los aviones utilizan tecnología avanzada para contrarrestar la fuerza de la gravedad, o de lo contrario serían arrastrados hacia abajo. Y aunque las estrellas en el cielo se ven afectadas por la gravedad a su manera, no son buenos ejemplos de cómo las cosas son atraídas hacia abajo por la gravedad, ya que para nosotros, desde nuestro punto de vista, están muy arriba en el cielo.
Aviones
En vuelo recto y nivelado, la sustentación (L) es igual al peso (W). En un giro inclinado a nivel constante de 60°, la sustentación es igual al doble del peso (L = 2W). El piloto experimenta 2 g y el doble de peso. Cuanto más pronunciada sea la inclinación, mayores serán las fuerzas g.
Este dragster de alto rendimiento puede acelerar de cero a 160 kilómetros por hora (99 mph) en 0,86 segundos. Esto supone una aceleración horizontal de 5,3 g. Si se combina con la fuerza g vertical en el caso estacionario utilizando el teorema de Pitágoras, se obtiene una fuerza g de 5,4 g.
La fuerza gravitatoria equivalente, o más comúnmente, fuerza g, es una medida del tipo de fuerza por unidad de masa -típicamente la aceleración- que causa una percepción de peso, con una fuerza g de 1 g (no gramo en la medida de la masa) igual al valor convencional de la aceleración gravitatoria en la Tierra, g, de aproximadamente 9,8 m/s2.[1] Dado que las fuerzas g producen indirectamente peso, cualquier fuerza g puede describirse como un “peso por unidad de masa” (véase el sinónimo peso específico). Cuando la fuerza g es producida por la superficie de un objeto que es empujado por la superficie de otro objeto, la fuerza de reacción a este empuje produce un peso igual y opuesto por cada unidad de masa del objeto. Los tipos de fuerzas que intervienen se transmiten a través de los objetos mediante tensiones mecánicas interiores. La aceleración gravitatoria (salvo ciertas influencias de fuerzas electromagnéticas) es la causa de la aceleración de un objeto en relación con la caída libre[2][3].
Cómo afecta la gravedad a los aviones
En diciembre de 2003, para conmemorar el centenario del primer vuelo de los hermanos Wright, el New York Times publicó un artículo titulado “Staying Aloft; What Does Keep Them Up There?”. El objetivo del artículo era una simple pregunta: ¿Qué mantiene a los aviones en el aire? Para responderla, el Times recurrió a John D. Anderson, Jr., conservador de aerodinámica en el Museo Nacional del Aire y del Espacio y autor de varios libros de texto sobre el tema.
Lo que Anderson dijo, sin embargo, es que en realidad no hay acuerdo sobre lo que genera la fuerza aerodinámica conocida como sustentación. “No hay una respuesta sencilla para esto”, dijo al Times. La gente da diferentes respuestas a la pregunta, algunas con “fervor religioso”. Más de 15 años después de aquel pronunciamiento, sigue habiendo diferentes versiones de lo que genera la sustentación, cada una con su propio y considerable rango de celosos defensores. A estas alturas de la historia del vuelo, esta situación es ligeramente desconcertante. Al fin y al cabo, los procesos naturales de la evolución, trabajando sin sentido, al azar y sin ninguna comprensión de la física, resolvieron el problema mecánico de la sustentación aerodinámica para las aves que vuelan hace siglos. ¿Por qué debería ser tan difícil para los científicos explicar qué es lo que mantiene a las aves, y a los aviones, en el aire?
